+ -5VDC a 4-20mA Converter

1

Tengo una tesis de maestría en ingeniería mecánica sobre el control de posicionamiento de un sistema neumático con control predictivo de modelo. Soy principalmente ingeniero eléctrico y no sé mucho sobre electrónica. Necesito diseñar una tarjeta de interfaz para conectar una válvula (5/3 vías), dos sensores de presión, una escala lineal a mi tarjeta de adquisición de datos NI-PCI-6010.

Tengo un montón de preguntas sobre ellos. Traté de encontrar soluciones sobre ellos, pero ninguno de ellos es suficiente para mí. Deseo que me puedas ayudar.

Sin embargo, la válvula proporcional ( enlace ) debe manejarse con 4- 20 mA, mi tarjeta PCI-6010 ( enlace ) no lo admite como lo entiendo. Su salida analógica tiene un rango de -5 a +5 V, necesito convertirlo en 4-20 mA.

En primer lugar, ¿necesito convertir - + 5V o puedo usar 0-5V en su lugar? He visto muchos convertidores de voltaje a corriente en otros sitios web, pero todos se trata de convertir 1-5 V a 4-20 mA, creo que hay un problema de compensación para 0-5V. He encontrado un amplificador sumador no inverso que puede hacer lo que quiera, pero cuando el voltaje de entrada alcanza 5V, la corriente de salida alcanza 20,496 mA y esto es seguramente un problema, también necesito una linealidad.

He encontrado un IC que puede convertir 0-5 V a 4-20 mA (XTR110, creo que todos tienen algo que decir al respecto), pero no puedo esperar para comprarlo, porque no pude encontrarlo. Cualquier distribuidor en mi país. Por eso quiero diseñar un PCB para superar este problema.

Tampoco quiero usar un convertidor pasivo de voltaje a corriente. Aquí está el circuito que diseñé.

V1 = 5 V, Vref = 1 V (para problemas de compensación)

También; cuando V1 = 0V, la corriente de salida es 4,037 mA. Pero no es un gran problema. Otros valores son;

V1 = 1 V, Iout = 7,329 mA

V1 = 2 V, Iout = 10,62 mA

V1 = 2.5 V, Iout = 12,267 mA

V1 = 3 V, Iout = 13,912 mA

V1 = 4 V, Iout = 17,204 mA

Como puede ver, tampoco puedo alcanzar un valor de punto de ajuste para mi válvula (necesita 12 mA para la posición media).

Por supuesto, no quiero que hagas mi tesis por mí, pero me quedé en la fase inicial de mi tesis y si no puedo encontrar una solución al respecto, tengo un mal momento.

Gracias de antemano.

    
pregunta Barış Öz

3 respuestas

0

No te recomiendo que uses el diseño de la imagen. Los OAs (amplificadores operacionales) son buenos para la ganancia de voltaje y la salida de alta impedancia, pero no para "jugar" con la corriente, la salida de corriente es sensible con la tolerancia de los componentes. Intente simular sus circuitos con una variación del 5% en sus dispositivos (resistencias y amp; VCC) y vea la salida. Cuando compre los componentes, tendrán desviaciones de entre el 1% y el 5%, dependiendo de la calidad de los materiales que compre.

Los transistores son los dispositivos para jugar con las ganancias actuales, pero la impedancia podría ser el problema.

Consulte también la tolerancia de la posición intermedia de la válvula para la corriente, es de 1.3%:

Voltage type [V DC] 5 (±0.1)
Current type [mA] 12 (±0.16)

Tiene razón, los 12.267 mA no son correctos (el máximo aceptable sería 12.16 mA), tenga esto en cuenta porque significa: la salida de corriente de tolerancia de su circuito debe ser máxima. 1.3% !!!.

También podría significar que tal vez deba implementarse la compensación de temperatura de su salida, dependiendo del rango de temperatura en el que operará el dispositivo y los CI que usará.

He visto la hoja de datos de la válvula:

Setpoint value
Voltage type [V DC] 0 … 10
Current type [mA] 4 … 20

¿Por qué no intentas controlar la válvula con "Tipo de voltaje"? Creo que es más fácil transformar su + -5V en una señal lineal de 0-10 voltios con una posición media en 5V. Y tiene un poco más de tolerancia (2%) para su salida. Es fácil, puede usar un sumador de OA con dos entradas: una con un desplazamiento de + 5V y la segunda con su señal de + -5V (debe verificar la tolerancia).

    
respondido por el Alf
0

Así que he probado muchos circuitos para alcanzar 4-20 mA linealmente. He diseñado un circuito con 3 amplificadores operacionales TL081 y logro un resultado casi perfecto. Aquí el circuito que he diseñado;

El único problema es cuando la tensión de entrada es de 0 V, la corriente de salida es de 3,98 mA, lo que puede ser aceptable. Si hay algo que mejorar -o hice mal-, por favor dígamelo. Espero que alguien que no haya podido encontrar un convertidor de 0-5 V a 4-20 mA en Internet como yo, pueda llegar a este circuito.

Gracias por tus apoyos.

    
respondido por el Barış Öz
0

Creoquedeberíasencontrarestecircuitoútil.Aquí,sicambiaelpotenciómetroR1,paraunavariacióndevoltajede1-5Vseobtienelacorrientecorrespondienteentre4-20mA.AtravésdelaresistenciadecargaR3.LagráficadeVvsIcomosemuestraenestegráficoacontinuación.

    
respondido por el Tech Reboot

Lea otras preguntas en las etiquetas